第一个对裴松之《三国志注》进行整体评价的是南朝宋文帝刘义隆。宋文帝元嘉六年（429年）七月《三国志》注成奏上，宋文帝叹为“不朽”！

从唐代开始，学者们对裴松之及其《三国志注》提出了尖锐的批评意见，主要针对裴注资料庞杂繁芜和体例不纯。刘知几认为，裴松之“才短力微，不能自达……喜聚异同，不加刊定，恣其击难，坐长烦芜”（《史通·补注》）。

陈振孙认为，裴注“鸠集传记，增广异文。大抵本书固率略，而注又繁芜”（《直斋书录解题》卷四“三国志”条）。

叶适甚至认为，“（裴）注之所载，皆（陈）寿书之弃余”（《文献通考》卷191“经籍考三国志”条引）。

元代郝经从蜀非正统的角度否定了裴注，认为裴松之“绩力虽勤，而亦不能更正统体”（《续后汉书自序》）。

《四库全书总目提要》则肯定了裴注保存六朝文献之功，批评了裴注体例不纯：“或详或略，或有或无，亦颇为例不纯。然网罗繁富，凡六朝旧籍，今所不传者，尚一一见其崖略；又多首尾完具，不似郦道元《水经注》，李善《文选注》皆剪裁割裂之文。故考证之家，取材不竭，转相引据者，反多于陈寿本书焉。”

针对这些责难，钱大昭则认为：“世期引据博洽，其才力实能会通诸书，别成畦町。”（《三国志辨疑·自序》）

钱大昕也认为：“裴氏注摭罗缺佚，尤为功臣。”（《三国志辨疑·序》）

李慈铭则高度肯定了裴注的体例，认为“裴松之注博采异闻，而多所折衷，在诸史注中为最善，注家亦绝少此体”（《越缦堂日记》咸丰己未二月初三日）。

侯康则充分肯定了裴注的史料价值：“陈承祚《三国志》，世称良史，裴注尤博赡可观。”（《三国志补注续》） 1949年以后，学者们进一步肯定裴注的史学价值。

缪钺认为，“裴注搜采广博，多存异书，考证辨析，也相当精确”（《陈寿与〈三国志〉》，《历史教学》1962年第1期）。

杨翼骧总结了裴松之对中国史学的三大贡献：一，开创了史注新法；二，开创了史料比较法并发展了史料考证学；三，是中国史学批评史上第一个有成就的史学家（《裴松之与范晔》，载1962年7月14日《光明日报》）。

此后，裴松之与裴注的研究几乎停顿了20年。20世纪80年代以后，裴松之与裴注的研究全方位展开。据统计，1983至2002年发表论文计30余篇，出版专著《裴松之评传》（伍野春著，南京大学出版社，1998年12月）。

在对裴注深入研究的基础上，学界对裴注史料的征引依然存在两种批评意见。

王廷洽认为注文的价值远不及正文（《应正确认识〈三国志〉裴注的价值》，《上海师范学院学报》1983年第4期）。

张孟伦认为，裴松之“屡引神奇鬼异之书，以言怪诞不经之事，是迎合统治者的意旨”（《裴松之〈三国志注〉》，载《中国历史文献研究集刊》第四集，岳麓书社，1983年）。

李晓明认为，裴松之政治思想的保守倾向导致“疾虚妄”的直书精神不彻底；反对神仙之学和神秘主义的不彻底性导致妥协和自蹈覆辙；违背自己行文简洁的主张导致烦琐的倾向（《裴松之史学初论》，《华中师范大学学报》1990年第4期）。

相反，吴伟鹏认为，“增事实，聚异同，是裴氏撰《注》的目的，也是裴《注》的一大优点”；“引文审慎是裴《注》的另一优长之处”（《略申〈三国志〉裴注之优长》，《史学史研究》1984年第1期）。

伍野春则认为，裴松之所引志怪小说的许多内容是现实的折射反映（《裴松之评传》，第315页）。

日本学者林田慎之助持同样的观点：“《三国志》裴注所引用的异闻逸事之所以为裴松之征引，是因为这些异闻逸事后面反映了比逸闻本身更加深刻的历史事实。”

由此认为裴松之有着“无与伦比的独自论证史观”，这种史观“与后来修撰《晋书》时将异闻逸事收入人物传记的那种风格做法不能同日而语”（《六朝史家与志怪小说》，载《立命馆文学》，转引自日本佐藤佑治《2000年日本史学界关于魏晋南北朝史的研究》，《中国史研究动态》2002年第6期）。

另外，高凯的《略论〈三国志〉裴松之注的史料价值》（《郑州大学学报》2000年第4期），易孟醇的《〈三国志〉裴注说略》（《长沙水电师范学院学报》1992年第1期），徐大英的《裴松之〈三国志注〉初探》（《传统文化与古籍整理研究》，西南师范大学出版社，1994年），布仁图的《从〈让县自明本令〉看裴松之〈三国志注〉的史料价值》（《内蒙古社会科学》1996年第4期），李伯勋的《〈三国志〉裴注所书的史传文学价值》（《中华文化论坛》2001年第2期），阮荣的《裴松之对三国时期历史地理的贡献》（《运城师专学报》2002年第2期），刘治立的《简析〈三国志·诸葛亮传〉裴松之注》（《成都大学学报》2002年第2期）等均从史学角度对裴注进行了深入的研究与批评。